Công nghệ thông tin ứng dụng điện toán đám mây trong việc thiết kế hệ thống e learning(klv02344)

Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài đặt ra một số nhiệm vụ nghiên cứu sau:  Nghiên cứu về E-learning  Nghiên cứu công nghệ điện toán đám mây  Nghiên cứu ứng d

Công nghệ ĐTĐM đang phát triển nhanh chóng và trở thành một nền tảng được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng phức tạp và hình thành cụm lưu trữ dữ liệu Trong cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0, ĐTĐM được coi

là một thành phần nền tảng có tác động lớn đến tổ chức, doanh nghiệp ĐTĐM đóng vai trò nền tảng khuyến tạo, có tác động lớn đến nhịp độ và lợi thế cạnh tranh của các doanh nghiệp, tổ chức… Nó mang lại nhiều lợi ích như: sự chuẩn hóa sản phẩm và dịch vụ, giảm thiểu chi phí đầu tư, rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm, nâng cao chất lượng dịch vụ và linh hoạt trong mô hình kinh doanh, sẵn sàng mở rộng khi cần thiết Trong công cuộc chuyển đổi số, công nghệ ĐTĐM mây đang trở thành một xu thế mới iện nay, nổi lên trong xu hướng chuyển đổi số là l nh vực giáo dục, việc số hóa nội dung phục vụ công tác giáo dục trực tuyến (E-learning) đang d n đầu xu hướng này với sự hỗ trợ đắc lực của nền tảng ĐTĐM

E-learning là một phương pháp hiệu quả và khả thi, tận dụng tiến bộ của phương tiện điện tử, internet để truyền tải các kiến thức và k năng đến bất kì một ai từ cá nhân đến các tổ chức ở bất kì đâu trên thế giới tại bất kì thời điểm nào Theo một cách khác, -learning là một phương thức đào tạo hiện đại dựa trên công nghệ thông tin Với sự b ng nổ phát triển của công nghệ hiện nay, -learning ngày càng được ưa chuộng bởi tính linh hoạt và tiện dụng về thời gian l n địa điểm Nó giúp giải quyết nhiều vấn đề khó khăn khi người học có thể có thể học mọi lúc mọi nơi, ở văn phòng, ở nhà

đột biến quan trọng, làm thay đổi mạnh mẽ quá trình tự học do khả năng cá nhân hóa cũng như đáp ứng hiệu quả các hoạt động học tập của người học Đây là điều mà các phương pháp giáo dục truyền thống không có được Tuy nhiên, hình thức ứng dụng ĐTĐM trong việc thiết kế hệ thống -learning này khi triển khai cũng gặp nhiều khó khăn và thách thức

Từ các cơ sở lý luận và thực tiễn trên, cần thiết phải ứng dụng ĐTĐM trong việc thiết kế hệ thống e-learning một cách khoa học và hữu hiệu Từ đó góp phần nâng cao chất lượng dạy và học đáp ứng được những yêu cầu giáo dục học sinh trong thời đại xã hội mới Với những lý do trên, tôi đã lựa chọn đề tài: “Ứng dụng điện toán đám mây trong việc thiết kế hệ thống e-learning”

4 Giả thuyết khoa học

iện nay, việc ứng dụng E-learning trong dạy học đã khá phổ biến và đạt được những kết quả nhất định song bên cạnh đó v n còn nhiều bất cập, hạn chế so với nhu cầu của người sử dụng

Nếu ứng dụng ĐTĐM trong việc thiết kế các hệ thống E-learning thì

nó sẽ đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người sử dụng

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài đặt ra một số nhiệm vụ nghiên cứu sau:

 Nghiên cứu về E-learning

 Nghiên cứu công nghệ điện toán đám mây

 Nghiên cứu ứng dụng điện toán đám mây trong thiết kế hệ thống learning

E-6 Phạm vi nghiên cứu

Do điều kiện về thời gian và khả năng có hạn, luận văn chỉ tập trung nghiên cứu lý thuyết về ứng dụng ĐTĐM trong thiết kế hệ thống -learning

7 Phương pháp nghiên cứu

Trong quá trình nghiên cứu, c ng với việc vận dụng các phương pháp luận nghiên cứu khoa học, luận văn chú trọng sử dụng tổng hợp các phương pháp nghiên cứu khoa học cụ thể như: Nghiên cứu tài liệu, nghiên cứu sản phẩm ứng dụng; phỏng vấn,

8 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận tài liệu tham khảo, luận văn được trình bày theo 3 chương:

Chương 1: E-learning

Chương 2: Điện toán đám mây

Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng điện toán đám mây trong thiết kế

hệ thống -learning

CHƯƠNG 1 E-LEARNING

1.1 E-learning và hệ thống E-learning

1.1.1 E-learning

1.1.1.1 Khái niệm E-learning

E-Learning (viết tắt của lectronic Learning) là một thuật ngữ có nhiều quan điểm và cách hiểu khác nhau:

- E-Learning là sử dụng các công nghệ Web và Internet trong học tập (William Horton)

- E-Learning là một thuật ngữ d ng để mô tả việc học tập, đào tạo dựa trên công nghệ thông tin và truyền thông (Compare Infobase Inc)

- E-Learning là tất cả những hoạt động dựa vào máy tính và internet

để hỗ trợ dạy và học – cả ở trên lớp và ở từ xa (Bates)

- E-Learning ngh a là việc học tập hay đào tạo được chuẩn bị, truyền tải hoặc quản lý sử dụng nhiều công cụ của công nghệ thông tin, truyền thông khác nhau và được thực hiện ở mức cục bộ hay toàn cục (MASI Center)

- E-Learning là cách thức học mới qua mạng Internet, qua đó học viên

có thể học mọi lúc, mọi nơi, học theo sở thích và học suốt đời ( DUSOFT LTD)

Tuy nhiên ta thấy các cách hiểu đó có một số điểm chung:

- Nói đến E-learning là nói đến ứng dụng CNTT và truyền thông trong đào tạo

- learning sử dụng môi trường Internet và công cụ web

- E-learning là công cụ để giáo dục, đào tạo từ xa, trực tuyến

Chính vì vậy, người ta thường hiểu e-learning như một hình thức giáo

dục trực tuyến qua mạng Internet

1.1.1.2 Ưu điểm và hạn chế của E-learning

Ưu điểm:

E-Learning là một hình thức đào tạo từ xa Vì vậy nó có những đặc điểm khác biệt chung của đào tạo từ xa so với đào tạo truyền thống Những đặc điểm nổi bật của -Learning so với đào tạo truyền thống được liệt kê sau đây:

Không bị giới hạn bởi không gian và thời gian: Một khoá học

-learning được chuyển tải qua mạng tới máy tính của người học, điều này cho phép các học viên học bất cứ lúc nào và bất cứ nơi đâu

- Tính hấp dẫn: Với sự hỗ trợ của công nghệ multimedia, những bài

giảng tích hợp text, hình ảnh minh hoạ, âm thanh tăng thêm tính hấp d n của bài học

- Tính linh hoạt: Người học có thể tự điều chỉnh quá trình học, lựa

chọn cách học ph hợp nhất với hoàn cảnh của mình

- Dễ dàng tiếp cận và truy cập ngẫu nhiên: ọc viên lựa chọn đơn vị

tri thức, tài liệu một cách tuỳ ý theo trình độ kiến thức và điều kiện truy nhập mạng của mình Tự tìm ra các k năng học riêng với sự giúp đỡ của những tài liệu trực tuyến

- Tính cập nhật: Nội dung khoá học thường xuyên được cập nhật và

đổi mới nhằm đáp ứng và ph hợp tốt nhất cho học viên

- Học có sự hợp tác, phối hợp: Học viên có thể dễ dàng trao đổi với

nhau qua mạng trong quá trình học, trao đổi giữa các học viên và với giảng

- Sự hạn chế về kỹ năng công nghệ của người học sẽ làm giảm đáng

kể hiệu quả, chất lượng dạy học dựa trên e-Learning

- Hạ tầng công nghệ thông tin (mạng internet, băng thông, chi phí…) cũng ảnh hưởng đảng kể tới tiến độ, chất lượng học tập

1.1.1.3 Một số hình thức E-Learning:

+) TBT - Technology-Based Training (đào tạo dựa trên công nghệ): là

hình thức đào tạo có sự áp dụng công nghệ đặc biệt là dựa trên CNTT

+) CBT - Computer-Based Training (đào tạo dựa trên máy tính):

Thuật ngữ này nói đến các ứng dụng đào tạo trên các đ a CD-ROM hoặc cài trên các máy tính độc lập, không nối mạng, không có giao tiếp với thế giới bên ngoài

+) Web-Based Training (đào tạo dựa trên Web): là hình thức đào tạo

sử dụng công nghệ Web Nội dung học, các thông tin quản lý khóa học, thông tin về người học được để trên các Website

+) Online Learning/Training (đào tạo trực tuyến): ình thức đào tạo

có sử dụng kết nối mạng để thực hiện việc học: lấy tài liệu học, giao tiếp giữa người học với nhau và với giáo viên…

+) Distance Learning (đào tạo từ xa): Thuật ngữ này nói đến hình

thức đào tạo trong đó người dạy và người học không ở c ng một chỗ, thậm chí không c ng một thời điểm

1.1.2 Hệ thống E-learning

1.1.2.1 Khái niệm hệ thống E-learning

ệ thống -Learning được hiểu như là một môi trường học tập bao gồm các công nghệ lưu trữ và truyền tải dữ liệu

ệ thống -Learning bao gồm các thành phần:

- ệ thống quản lý học tập (LMS - Learning Management System)

- ệ thống quản lí nội dung học tập (LCMS - Learning Content Management System)

- Các công cụ làm bài giảng (authoring tools) một cách sinh động, dễ

d ng, và đầy đủ multimedia

- ạ tầng công nghệ thông tin: Máy tính, Mạng máy tính, thiết bị lưu trữ

- Người d ng: Người phát triển nội dung, giáo viên, quản trị hệ thống, người học

1.1.2.2 Ưu điểm, hạn chế của hệ thống E-Learning

Ưu điểm

Sự tiện lợi, dễ dàng thực hiện của các hệ thống -Learning đã dần xóa

đi khoảng cách về không gian và thời gian cho người học

Người học có thể tự điều chỉnh quá trình học một cách linh hoạt, không bị phụ thuộc vào địa điểm và thời gian cố định như trước

Những bài giảng kết hợp với hình ảnh minh họa, âm thanh, tình huống

đã giúp các tài liệu học trở nên thú vị và hấp d n hơn

Các trường học, doanh nghiệp có thể dễ dàng cập nhật các bài học mới một cách nhanh chóng để học viên có thể tiếp cận với tài liệu sớm nhất Dễ dàng t y chỉnh các tính năng, thêm các bài giảng mới khi cần và có thể đào tạo lại cho nhân viên mới đến mà không tốn chi phí thuê địa điểm, giảng viên, tài liệu in ấn như phương pháp truyền thống

Hạn chế:

Thay vì đặt câu hỏi trực tiếp, được giảng viên giải đáp ngay lập tức thì học viên sẽ cần thực hiện các thao tác bên lề như gửi mail, gọi điện thoại,… để được giảng viên hướng d n

Sự hạn chế về tính bảo mật khi nhiều người có thể đăng nhập vào hệ thống c ng một lúc d n đến nguy cơ bị đánh cắp tài liệu đào tạo nội bộ Cần có sự tìm hiểu k càng về các nhà cung cấp dịch vụ đào tạo trực tuyến

1.2 Kiến trúc tổng quát của hệ thống e-learning

1.2.1 Mô hình hệ thống E-learning

Một hệ thống -learning bao gồm 3 phần chính:

Hạ tầng truyền thông và mạng: Bao gồm các thiết bị đầu cuối, thiết bị

tại các cơ sở cung cấp dịch vụ, mạng truyền thông,…

Hạ tầng phần mềm: Các phần mềm LMS, LCMS, Authoring Tools

(MarcoMedia, Aurthorware, Toolbook,…)

Hạ tầng thông tin: Nội dung các khoá học, các chương trình đào tạo,

các courseware

1.2.2 Mô hình chức năng hệ thống E-learning

Mô hình chức năng cung cấp một cái nhìn trực quan về các thành phần tạo nên môi trường e-learning và những đối tượng thông tin giữa chúng Viện nghiên cứu công nghệ giáo dục từ xa (ADL) đưa ra mô hình tham chiếu đối tượng nội dung chia sẻ (SCORM) và đã định ngh a một cách khái quát về một môi trường ứng dụng e-learning là một kiểu “hệ thống quản lý học tập (LMS)”

1.2.3 Mô hình tương tác hệ thống E-learning

Một hệ thống e-learning bao gồm nhiều đối tượng người d ng: Quản trị hệ thống, Quản lý đào tạo, Giáo viên và ọc viên Những những đối tượng này có mối quan hệ tương tác với nhau theo mô hình sau:

Mỹ và châu Âu, trong khi đó châu Á và Đông Nam Á lại là hai khu vực mặc d việc ứng dụng công nghệ này còn nhiều bất cập tuy nhiên triển vọng rất tươi sáng

Những năm gần đây, -learning đã và đang triển khai cho học sinh phổ thông, điển hình là các nước Mỹ, àn Quốc, Nhật Bản…

Ệ T ỐNG LEARNING

1.3.2 Xã hội hóa E-learning cho Giáo dục Việt Nam [12]

Trên thực tế, việc học trực tuyến đã không còn mới mẻ ở các nước trên thế giới Song ở Việt Nam, nó mới chỉ bắt đầu phát triển một số năm gần đây, đồng thời với việc kết nối internet băng thông rộng được triển khai mạnh mẽ tới tất cả các trường học Sự hữu ích, tiện lợi của -learning thì đã rõ nhưng để đạt được thành công, các cấp quản lý cần có những quyết sách hợp lý

TIỂU KẾT CHƯƠNG 1

Trong chương một chúng tôi đã trình bày các vấn đề cơ bản về Learning và hệ thống E-Learning: Khái niệm, ưu điểm, hạn chế và một số vấn đề khác liên quan Chương này có một số điểm cơ bản sau:

-E-learning với nhiều ưu điểm vượt trội đã làm thay đổi mạnh mẽ quá trình tự học do khả năng cá nhân hóa cũng như đáp ứng hiệu quả các hoạt động học tập của người học

Việc xây dựng môi trường -learning hiện đại, xây dựng các nội dung giảng dạy trực tuyến được phát triển theo hướng ngày càng tiếp cận gần hơn với người học

Giới hạn về thời gian và không gian dường như bị xóa nhòa ở phương thức học tập hiện đại -learning

-learning sẽ là một phương thức dạy và học rất ph hợp trong việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, đáp ứng các yêu cầu của xã hội Các kết quả của Chương 1 là cơ sở cho việc triển khai hệ thống -Learning

CHƯƠNG 2 ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

2.1 Tổng quan về điện toán đám mây

2.1.1 Khái niệm điện toán đám mây

iện tại khái niệm về điện toán đám mây v n đang được giới công nghệ chỉnh lại hằng ngày Dưới đây là một vài định ngh a về điện toán đám mây:

Theo Wikipedia: “Điện toán đám mây là một mô hình điện toán có

khả năng co giãn linh động và các tài nguyên thường được ảo hóa, được cung cấp như một dich vụ trên mạng Internet”

Theo Gartner: “Một mô hình điện toán nơi mà khả năng mở rộng và

linh hoạt về CNTT được cung cấp như một dịch vụ cho nhiều khách hàng đang sử dụng các công nghệ trên internet”

Theo Ian Foster: “Một mô hình điện toán phân tán có tính có giãn lớn

mà hướng theo co giãn về mặt kinh tế, là nơi chứa các sức mạnh tính toán, kho lưu trữ, các nền tảng và các dịch vụ được trực quan, ảo hóa và co giãn linh động, sẽ được phân phối theo nhu cầu cho các khách hàng bên ngoài thông qua internet ĐTĐM là một dạng điện toán cung cấp các tài nguyên

ảo hóa và có quy mô dưới dạng dịch vụ qua mạng internet Người d ng không cần tới những kiến thức chuyên môn để quản lý hạ tầng công nghệ này bởi phần việc đó là dành cho các nhà cung cấp dịch vụ”

Theo Symantec: “ĐTĐM là một mạng kết nối của các tài nguyên máy

tính sẵn có được cấp phát động theo cơ chế ảo hóa và có khả năng co giãn, tạo điều kiện cho người d ng có thể sử dụng dịch vụ theo nhu cầu d ng đến đâu trả tiền đến đó”

Khái niệm Cloud Computing (Điện toán đám mây) được định nghĩa bởi Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Mỹ như sau: “Cloud Computing là mô

hình dịch vụ cho phép người đung truy cập tài nguyên điện toán d ng chung (mạng, sever, lưu trữ, ứng dụng, dịch vụ) thông qua kết nối mạng một cách dễ dàng, mọi lúc mọi nơi, theo yêu cầu Tài nguyên điện toán đám mây này có thể được thiết lập hoặc hủy bỏ nhanh chóng bởi người

d ng mà không cần sự can thiệp của Nhà cung cấp dịch vụ”

Tóm lại, điện toán đám mây là một giải pháp toàn diện cung cấp công

nghệ thông tin như một dịch vụ

2.1.2 Các đặc điểm cơ bản của điện toán đám mây

Đặc tính của điện toán đám mây

+ Sử dụng theo nhu cầu: Người sử dụng ĐTĐM có thể đơn phương

truy cập tài nguyên CNTT dựa trên đám mây, cho người d ng ĐTĐM quyền tự do cung cấp các nguồn lực CNTT sau này

+ Truy câp phổ biến: Một dịch vụ đám mây được truy cập rộng rãi

Thiết lập truy cập mọi nơi cho dịch vụ đám mây có thể yêu cầu hỗ trợ cho một loại thiết bị, giao thức vận chuyển, giao diện và công nghệ bảo mật

+ Khả năng mở rộng: Khả năng mở rộng thường được coi là minh

chứng cụ thể cho việc áp dụng ĐTĐM Các nhà cung cấp Cloud có tài nguyên công nghệ thông tin khổng lồ có thể cung cấp phạm vi khả năng

mở rộng lớn

+ Khả năng phục hồi: Trong ĐTĐM tính năng phục hồi có thể tham

khảo tài nguyên công nghệ thông tin dự phòng trong c ng một đám mây hoặc trên nhiều đám mây

Đặc điểm cơ bản

ĐTĐM được định ngh a đầy đủ phải có tất cả 5 đặc điểm cơ bản sau:

Truy cập mạnh mẽ: Dịch vụ đám mây luôn có sẵn cho bạn miễn là bạn

có quyền truy cập Internet

Self service: Yêu cầu dịch vụ theo nhu cầu mà không phải qua nhà cung

cấp

Đàn hồi nhanh: Khả năng mở rộng và thu hẹp theo nhu cầu hoặc tự

động theo tham số

Tập hợp tài nguyên: Nhiều người d ng chia sẻ c ng một lúc tài

nguyên được phân tách một cách an toàn theo cấp độ hợp lý Chia sẻ, thêm, xóa tài nguyên hoặc tổ chức lại các nhóm theo yêu cầu

Dịch vụ đo lường: Tự động kiểm soát và tối ưu hóa việc sử dụng tài

nguyên bằng cách tận dụng khả năng đo lường đối với loại dịch vụ như lưu trữ, xử lý, băng thông và tài khoản người d ng đang hoạt động

2.1.3 Kiến trúc của điện toán đám mây

Các khối xây dựng của điện toán đám mây

Mô hình điện toán đám mây gồm có một mặt trước (front end) và một mặt sau (back end) Phần mặt trước là phương tiện chuyên chở qua đó người d ng tương tác với hệ thống; phần mặt sau chính là đám mây

Phần mặt trước là thành phần của hệ thống tương tác trực tiếp với người sử dụng dịch vụ ĐTĐM Nó gồm có một máy tính khách hoặc mạng máy tính của doanh nghiệp và các ứng dụng được sử dụng để truy cập vào đám mây

Phần mặt sau là thành phần của hệ thống để xử lý các thông tin từ mặt trước Nó gồm các tài nguyên cần thiết cho các dịch vụ ĐTĐM, cung cấp các ứng dụng, các máy tính, các máy chủ và lưu trữ dữ liệu để tạo ra đám mây của các dịch vụ

Các tầng của điện toán đám mây

+ Tầng cơ sở hạ tầng là nền tảng của đám mây: Nó gồm có các tài sản

vật lý - các máy chủ, các thiết bị mạng, các ổ đ a lưu trữ, v.v… Khi sử dụng IaaS bạn có quyền kiểm soát các hệ điều hành, lưu trữ, triển khai các ứng dụng và ở một mức độ hạn chế, có quyền kiểm soát việc lựa chọn các thành phần mạng

+ Tầng giữa là nền tảng hệ thống: Nền tảng hệ thống là một dịch vụ

(PaaS) cung cấp sự truy cập đến các hệ điều hành và các dịch vụ có liên quan Nó cung cấp một cách để triển khai các ứng dụng lên đám mây bằng cách sử dụng các ngôn ngữ lập trình và các công cụ do nhà cung cấp hỗ trợ Bạn bạn có quyền điều khiển các ứng dụng đã triển khai và ở một mức

độ nào có quyền điều khiển ứng dụng sử dụng các cấu hình môi trường trên máy tính chủ

+ Tầng trên cùng là tầng ứng dụng: Đây là tầng mà hầu hết mọi người

xem như là đám mây Các ứng dụng chạy ở đây được cung cấp theo yêu cầu của người d ng

2.1.4 Mô hình dịch vụ của điện toán đám mây

Nhà cung cấp dịch vụ ĐTĐM cung cấp dịch vụ theo 3 mô hình sau:

IaaS (Infrastructure as a Service): Cơ sở hạ tầng như một dịch vụ

(IaaS) cho phép người sử dụng truy cập vào cơ sở hạ tầng máy tính từ xa,